Трехобмоточный трансформатор

В трех обмоточном трансформаторе имеются три электрически несвязанные друг с другом обмотки, из которых одна является первичной, а две другие - вторичными (рис. 9.18.)

Рис. 9. 18. Трехобмоточный трансформатор

 

Первичная обмотка трансформатора является намагничивающей и создает в магнитопроводе магнитный поток, который пронизывает две вторичные обмотки и наводит в них ЭДС Е ₂ и Е ₃. Пренебрегая током холостого хода, можно записать уравнение токов трехобмоточного трансформатора

                                               9. 4

т.е. первичный ток равен геометрической сумме приведенных вторичных токов. Целесообразность применения трехобмоточных трансформаторов объясняется еще и тем, что один трехобмоточный трансформатор фактически заменяет два двухобмоточных. За номинальную мощность принимается мощность первичной обмотки. По такому же принципу устроены многообмоточные трансформаторы малой мощности, применяемые в радиоустройствах, связи и в автоматике.

Параллельная работа трансформаторов

При выборе трансформаторов для электроснабжения производственного предприятия часто возникает дилемма: либо установить один мощный трансформатор, либо применить их несколько, в сумме обеспечивающих требуемую мощность.

Второй вариант будет всегда предпочтительней, так как режим работы предприятия в течение суток неравномерный, и потребляемая мощность будет различной. Например, в ночное время нагрузка будет минимальной, поскольку потребляемая мощность складывается лишь из охранного освещения и нескольких дежурных объектов. Днем, когда работают основные потребители электроэнергии, потребляемая мощность будет максимальной. Какой-то промежуточный режим будет в вечернее время суток, т.е., в работе могут находиться один, два или сразу три трансформатора.

И, конечно, порядок чередования фаз у параллельно работающих трансформаторов должен быть одинаковым. В качестве примера приведем схему параллельно включенных пяти сварочных трансформаторов, обеспечивающих работу 9 сварочных постов (рис. 9.19).

 

Рис. 9. 19. Параллельная работа сварочных трансформаторов

 

Автотрансформатор

В автотрансформаторе (рис. 9.20.) часть витков в обмотке В.Н. используется в качестве обмотки Н.Н., т.е. в автотрансформаторе имеется всего лишь одна обмотка, часть которой (аХ) принадлежит одновременно сторонам В.Н. и Н.Н.

Рис. 9. 20. Автотрансформатор А X обмотка первичного напряжения; аХ обмотка вторичного напряжения; U₁первичное напряжение; U₂ вторичное напряжение; Z _Н нагрузка цепи     

 

На участке аХ протекает ток i ₁₂ = i ₂ – i ₁, переходя к действующим значениям, учитывая, что I ₁ и I ₂ находятся в противофазе, можно записать

.

Таким образом, величина тока в общей части обмоток равна разности токов I ₁ и I ₂. Если коэффициент трансформации близок к единице, то I ₁ и I ₂ мало отличаются друг от друга, разность между ними будет также небольшой. Это позволит выполнять часть обмотки аХ проводом меньшего поперечного сечения.

Мощность, передаваемая первичной обмоткой во вторичную цепь автотрансформатора, будет равна:

                                                    9. 5

Учитывая, что , ее можно записать в виде:

Здесь U₂ I₁ = S_Э, есть мощность, поступающая во вторичную цепь электрическим путем, U₂ I₁₂ = S_м - мощность, поступающая во вторичную цепь посредством магнитного потока. Следовательно, в автотрансформаторе посредством магнитного потока передается только часть мощности, что дает возможность уменьшить поперечное сечение магнитопровода. Магнитные потери при этом также уменьшаются. При меньшем поперечном сечении магнитопровода уменьшается средняя длина витка обмотки, следовательно, вновь уменьшается расход обмоточной меди и снижаются электрические потери.

Таким образом, автотрансформатор имеет преимущества перед трансформаторами, заключающиеся в меньшем весе, меньших размерах, более высоком К.П.Д., меньшей стоимости и др. Однако эти достоинства имеют значение лишь при коэффициенте трансформации k < 2. При большем коэффициенте трансформации имеют место следующие недостатки.  Это большие токи короткого замыкания в случае понижающего автотрансформатора (при замыкании точек а и Х напряжение u ₁ окажется на небольшой части витков автотрансформатора, обладающих малым сопротивлением короткого замыкания); электрическая связь стороны В.Н. со стороной Н.Н.; требующая усиления изоляции между обмотками и корпусом, и возникающая опасность попадания В.Н. на сторону Н.Н. Автотрансформаторы могут быть повышенными и пониженными, однофазными и трехфазными. Автотрансформаторы применяются в высоковольтных линиях электропередач для пуска асинхронных и синхронных двигателей в лабораторной практике и при испытаниях.  Регулировка напряжения осуществляется как переключателями, изменяющими вводимое число витков во вторичной цепи, так и посредством скользящего контакта, перемещающегося непосредственно по виткам обмотки.